1、广东工业大学考试试卷( A )课程名称: 激光原理与技术 试卷满分 100 分考试时间: 2007 年 6 月 18 日 (第 16 周 星期 一)一、选择题（每题 3 分，共 30 分）1.世界上第一台激光器是 （ ）(A)氦氖激光器 (B)二氧化碳激光器(C)钕玻璃激光器 (D)红宝石激光器(E)砷化镓结型激光器 2.按照原子的量子理论，原子可以通过自发辐射和受激辐射的方式发光，它们所产生的光的特点是：（ ） (A)两个原子自发辐射的同频率的光是相干的，原子受激辐射的光与入射光是不相干的 (B)两个原子自发辐射的同频率的光是不相干的，原子受激辐射的光与入射光是相干的 (C)两个原子自发辐射
2、的同频率的光是不相干的，原子受激辐射的光与入射光是不相干的 (D)两个原子自发辐射的同频率的光是相干的，原子受激辐射的光与入射光是相干的 3氦-氖激光器属于典型的（ ）系统（A）二能级（B）三能级（C）四能级（D）多能级4体积 3cm1V，线宽 n10，中心波长 60nm，模式数目为（ ）20202 14(D)1 (C) 4 (B) 0 )( 5多普勒加宽发生在（ ）介质中6半共心腔在稳定图上的坐标为（d ）（A） （-1 ，-1） （B ） （0，0） （C） （1，1） （D ） （0，1）7对于均匀增宽介质，中心频率处小信号增益系数为 )(vG，当 sI时 ，饱和显著，非小信号中心频率增
3、益系数为：（c ）（A） )0(vG （B ） )0(2vG （C） )0(21（D） )0(31v8.一平凹腔,其凹面镜的半径 R 等于腔长 L,它是(b )（A）稳定腔 （B）临界腔 （C）非稳腔9.能够完善解释黑体辐射实验曲线的是( c )（A）瑞利-金斯公式 （B）维恩公式 （C）普朗克公式 （D）爱因斯坦公式10.腔长为 0.5 米,=1.5,纵模间隔为 b( )（A） HZ8105. （B） HZ8102（C） 3 （D） 4二、填空题（共 20 分）1. 稳定腔的一块反射镜的曲率半径 R14L，求另一面镜的曲率半径取值范围。(5 分)2.一共焦腔(对称) L0.40m，0.632
4、8m，束腰半径 mw2.0，离腰 56cm处的光束有效截面半径为 。(5 分)3. 下图是红宝石的能级结构和跃迁示意图。请说明图中以下符号的意义，(每空2 分，共 10 分)W 13 、 W 21 E 2 、 E1 、A 21 。三、计算题（共 40 分）1 （12 分）(1) 一质地均匀的材料对光的吸收为 0.01mm-1、光通过 10cm 长的该材料后，出射光强为入射光强的百分之几? (2) 光束通过长度为 1m 的均匀激活的工作物质，如果出射光强是入射光强的两倍，试求该物质的增益系数。2 （14 分）试从1)(21)(210stavLGIAtvPD式出发，证明用最佳透射率表示的非均匀增宽
5、激光器的最佳输出功率为：13 32 21 A21 E 2()mstPAIa3 （14 分）考虑一用于氩离子激光器的稳定球面腔，波长 0.5145m，腔长L1m，腔镜曲率半径 R1=1.5m，R 2=4m。试计算光腰尺寸和位置及焦参数。四、简答题（10 分）1连续激光器稳定工作时的增益系数是否会随泵浦功率的提高而增加？为什么？广东工业大学试卷参考答案及评分标准 ( )课程名称: 激光原理与技术 。考试时间: 2007 年 6 月 18 日 (第 16 周 星期 一 )一、单项选择题（每题 3 分，共 30 分）1（ D ） 、 2（ B ） 、3（ C ） 、4（ C ） 、5（ C ）6（ D
6、 ） 、7（ C ） 、8（ B ） 、9（ C ） 、10（ B ）二、填空题（20 分）1 （5 分）2 0.6mm （5 分）3 .（每空 2 分，共 10 分） 受激吸收几率(激励几率) 受激发射几率 激光上能级 、 基态能级, 又是激光下能级, 也是抽运能级、 自发发射几率 三、计算题（共 40 分）解：（1） （12 分） AzeIz)0( （2 分）368.1)(0.eI（3 分）LR322或（2） GzeIz)0( （2分） 2)(1I（2分） 1693.0ln mG得（3 分）2 （14 分）证明：由2011()()2DsLGPAtIat，等式两边对 t 求导，并令其为零 （
7、3 分）得：0)(22)(22 taLGtAtItaIt ss（3 分）整理上式可得： 32)(4tatGL，即： t2)(（3 分）式中 t 即为最佳透射率 tm，则最佳输出功率 （2 分） ms mssmtaAItattLGItP22321)(1)(（3 分） 3（14 分）解：（1）束腰半径 mLRL3486.05.341)5.( )2()126 4120（3 分）（2）束腰位置 765.3)2(1LRzm；12（2 分）（3）两镜面上的光斑尺寸分别为： mLRLs53296.05.403214. )(164121（3 分） mLRLs35064. 5.4301. )(1641222（3
8、 分）（4）焦参数 mLRLf72.55.3624.0)(121（3 分）四、简答题（10 分）1答：不会 （2 分）因为连续激光器稳定时增益系数为 ，G 0 为小信号增益系数，I 为腔内光强，I s 为饱和光强。 （3 分）因此，当满足阈值条件以后，当外界的泵浦功率增加时，腔内光强增加，引起增益饱和作用，则增益下降。 （2 分）在稳态工作时，激光器的增益系数保持与阈值相等，不会随泵浦功率的提高而增加。 （3 分）阈GIs210考试时间: 第 18 周星期 五 ( 2007 年 1 月 5 日)一单项选择（30 分）1在一定温度下，自发辐射几率是受激辐射几率的（ B ）倍8)D( 8)C( 8
9、 )B( 8 )A( 32333 cvchvchvcv 2粒子数反转分布状态微观粒子满足（D ）（A） 费米分布（B）高斯分布（C） 玻尔兹曼分布（D ）负温度分布3碰撞增宽谱线为（ C ）（A） 高斯线型 （B）抛物线型 （C） 洛仑兹线型 （D ）双曲线型4CO 2 谱线的多普勒增宽为 53MHz，中心频率所对应的谱线函数极大值为（ A ） Hz 10.7 )(10z.7 )(Hz10.7 )(s10.7)( 8-8-8 5平行平面腔在稳定图上的坐标为（ C ）（A） （-1 ，-1） （B ） （0，0） （C） （1，1） （D ） （0，1）6谐振腔的纵模共振频率为（ A ）cLqv
10、cLvLcvLcqv qq 2 )(2)(2 )(2)( 7对称共焦腔基模光腰为（ A ）8对同一种介质，小信号增益系数随（ B ）变化（A）谱线宽度 （B）激发功率 （C）粒子数密度（D ）自发辐射几率9调 Q 激光器通常可获得（ C ）量级短脉冲广东工业大学考试试卷 ( B )课程名称: 激光原理及应用 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分得分评分人fs )D(n )C(s )B(m )A(10红宝石激光器是典型的（ B ）系统（A）二能级 （B）三能级 （C） 四能级 （D）多能级二. 填空（20 分）1 激光束的基本特性是_、_、_。 （4 分）2光和物质相互作用产生受激
11、辐射时，辐射光和照射光具有完全相同的特性，这些特性是指 、 、 和 。 （4分）3激光腔振荡模的特征是 、 、 。 （4 分）4He-Ne 激光器是典型的四能级系统，有三条主要激光谱线，其激光谱线及波长分别为 、 、 。 （6 分）5若光束通过 1m 长的激光介质以后，光强增大了一倍，此介质的增益系数 G为（2 分）三、计算题（44 分）1（8 分）静止氖原子 423PS谱线中心波长为 m6328.0，求当它以 0.1c速度向观察者运动时，中心波长变为多大？ 2 （8 分）腔长为 0.5m 的氩离子激光器，发射中心频率 05.85l0 14Hz，荧光线宽 6l0 8 Hz，问它可能存在几个纵模
12、 ?相应的 q 值为多少？ (设 =1)3 （20 分）某激光器 m9.0采用平凹腔，腔长 L1m，凹面镜曲率半径R2m。求：（1） 它产生的基模高斯光束的腰斑半径及腰斑位置。（2） 它产生的基模高斯光束的焦参数。（3） 它产生的基模高斯光束的远场发散角。4， （8 分）He-Ne 激光器辐射 6328 光波，其方形镜对称共焦腔，腔长L0.2m。腔内同时存在 0TEM， 1， 2TE横模。若在腔内接近镜面处加小孔光阑选取横模，试问：(1)如只使 0模振荡，光阑孔径应多大？(2)如同时使 TE， 1模振荡而抑制 2TEM振荡，光阑孔径应多大？四论述题（6 分）1 （6 分）试述调 Q 激光器原理。激光原理及应用（B）卷答案及评分标准：一（30 分）BDCACAABCB二. （20 分）1. 方向性好、单色性好、相干性好、高亮度 (4 分)2 相位 、频率 、偏振态、 传播方向。 （4 分）3. 分 ）散 角每 一 个 模 的 激 光 束 的 发 分 ）的 相 对 功 率 损 耗模 在 腔 内 往 返 一 次 经 受 分 ）模 的 简 谐 频 率 分 ）面 内 的 场 的 分 布 ）模 的 电 磁 场 理 论 （ 横 截 (1 (
